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JP2004187224A - 誘電体導波管共振器の入出力結合構造 - Google Patents

誘電体導波管共振器の入出力結合構造 Download PDF

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JP2004187224A JP2002355065A JP2002355065A JP2004187224A JP 2004187224 A JP2004187224 A JP 2004187224A JP 2002355065 A JP2002355065 A JP 2002355065A JP 2002355065 A JP2002355065 A JP 2002355065A JP 2004187224 A JP2004187224 A JP 2004187224A
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microstrip
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一洋 伊藤
Kazuhisa Sano
和久 佐野
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Abstract

【課題】誘電体導波管共振器に入出力電極を形成せずにマイクロストリップと接続する構造を提供し、それによってミリ波帯においても誘電体導波管共振器の電子回路への利用を容易にする。
【解決手段】誘電体導波管共振器をプリント基板上に搭載する誘電体導波管共振器の入出力結合構造において、マイクロストリップに接続された１表面の導体膜とその裏面の導体膜およびその周辺表裏面の導体膜を接続する導体壁で囲まれた領域を形成し、誘電体導波管のプリント基板に対向する面に設けたスロットと、上記の領域の表面に設けたスロットとを対向させる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント基板のマイクロストリップと誘電体導波管共振器との入出力結合構造に係るもので、マイクロストリップのＴＥＭモードと誘電体導波管共振器のＴＥモードとを結合させて相互の変換を行うものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献】特開２００２−２０８８０６
【非特許文献】Ｄｏｍｉｎｉｃ Ｄｅｓｌａｎｄｅｓ ａｎｄ Ｋｅ Ｗｕ， Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ ａｎｄ Ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ｉｎ Ｐｌａｎａｒ Ｆｏｒｍ， ＩＥＥＥ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ａｎｄ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ， Ｖｏｌ． １１， Ｎｏ． ２，２００１
【０００３】
誘電体導波管共振器およびそれを複数個結合してなる誘電体フィルタは、マイクロ波帯およびミリ波帯における低損失の回路部品の構成要素となる。一方、電子回路のプリント基板に用いられる信号線路として広く使用されているのは、マイクロストリップまたはコプレーナ線路である。誘電体導波管共振器を電子回路部品として利用するためには、簡易な構造（方法）によってマイクロストリップまたはコプレーナ線路との接続が必要となる。
【０００４】
マイクロストリップと誘電体導波管共振器の接続構造としてはいくつか提案されているが、３０ＧＨｚを超えるミリ波帯で実用性のあるものは得られていない。その理由として、ミリ波帯においては誘電体導波管共振器のサイズが非常に小さくなることが挙げられる。これまで提案された誘電体導波管共振器の接続構造は、共振器の一部にマイクロストリップと接続するための入出力電極パターンを形成するものであった。しかし、ミリ波帯では共振器そのものが非常に小形になるため、マイクロストリップと接続するための入出力電極を誘電体の表面に形成することが極めて困難になる。仮に非常に微小な電極を誘電体の表面に形成できたとしても、確実にマイクロストリップと接続することが難しく、量産性に適さなくなるので、誘電体導波管共振器の電子回路への利用の阻害要因となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、誘電体導波管共振器に入出力電極を形成せずにマイクロストリップと接続する構造を提供し、それによってミリ波帯においても誘電体導波管共振器の電子回路への利用を容易にするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、誘電体導波管共振器の表面とマイクロストリップに接続された導体膜にスロットを形成して、これらのスロットを通して結合させることによって上記の課題を解決するものである。
【０００７】
すなわち、誘電体導波管共振器をプリント基板上に搭載する誘電体導波管共振器の入出力結合構造において、マイクロストリップに接続された１表面の導体膜とその裏面の導体膜およびその周辺表裏面の導体膜を接続する導体壁で囲まれた領域を形成し、誘電体導波管のプリント基板に対向する面に設けたスロットと、上記の領域の表面に設けたスロットとを対向させることに特徴を有するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
マイクロストリップを伝播するＴＥＭモードは、マイクロストリップと同じプリント基板内に設けられたモード変換部において、ＴＥモードに変換される。そして、この変換部のプリント基板上面の導体膜の一部が除去されてスロットが形成される。さらに誘電体導波管共振器底面の導体膜も一部が除去されてスロットが形成される。この誘電体導波管共振器に形成されるスロットは、上記のプリント基板のスロットと対向するように形成されている。プリント基板のスロットの上に誘電体導波管共振器を搭載することによって、プリント基板中のＴＥモードと誘電体導波管共振器内部のＴＥモードとが結合する。その結果、マイクロストリップと誘電体導波管共振器との間でエネルギーの結合が生じて、両者が接続されることになる。
【０００９】
【実施例】
以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。図１は本発明の実施例を示す斜視図である。プリント基板１３内に設けられてマイクロストリップ１４と接続されているモード変換部１７は、側面を導体壁１６が取り囲んだキャビティとなっており、マイクロストリップ１４と接続する部分のみ側面には導体壁が形成されていない。そして、そのモード変換部１７のプリント基板１３の表面の導体膜１５の一部が除去されてスロット１８が形成される。さらに、誘電体導波管共振器１０の底面の導体膜の一部も除去されてスロット１１が設けられる。
【００１０】
この共振器のスロット１１は、プリント基板１３に設けられたスロット１８と対向するようになっており、プリント基板１３のスロット１８の上に誘電体導波管共振器１０を搭載することによって、プリント基板１３中のＴＥモードと誘電体導波管共振器１０内部のＴＥモードの共振モードが結合する。その状態を示したのが図２である。その結果、マイクロストリップ１４と誘電体導波管共振器１０の間でエネルギーの結合が生じて両者の接続が行われることになる。誘電体導波管共振器には導体膜を除去したスロットを設けるだけであり、ミリ波帯で用いる微小な共振器においてもこのスロットは容易に形成できる。
【００１１】
通常、モード変換部の導体壁は、図３に示したように、多数配列されたスルーホール３９で代用する。また、プリント基板に形成するスロットと誘電体導波管共振器の底面に形成するスロットは同じ形状、サイズにする必要はない。図４に示したようにプリント基板４３に形成したスロット４８を誘電体導波管共振器４０に形成されたスロット４１よりも大きくしてもよい。これによって、誘電体導波管共振器４０を搭載する際に多少の位置ずれが生じてもスロット間の結合が同等に保たれ、位置ずれによる特性のバラツキを低減することができる。
【００１２】
図５は、本発明の接続構造を誘電体導波管フィルタに利用する例の斜視図を示す。プリント基板５３に入出力用の２つのモード変換部５７ａ、５７ｂを形成し、それぞれにスロット５８ａ、５８ｂを形成する。入出力マイクロストリップに接続されたモード変換部の導体膜は接続された構造となっているが、導体壁によってモード変換部５７ａ、５７ｂ内のエネルギーは誘電体導波管フィルタ５０あるいはマイクロストリップとしか結合しないので問題はなく、導体膜を形成された誘電体導波管フィルタを固定するために利用する。
【００１３】
図５に示した構造の誘電体導波管フィルタを比誘電率が４．５の誘電体材料で試作した。直方体の誘電体で、幅を２ｍｍで高さを１ｍｍとし、全長を約１３ｍｍとして４段の共振器を接続して誘電体導波管フィルタを構成した。底面のスリット以外は全面導体膜で覆われており、また、共振器間の結合を調整するために誘電体にアイリスを形成した。使用したプリント基板の厚みは０．２５４ｍｍ、誘電率は２．２である。その試作品の特性を図６に示す。通過帯域内の挿入損失はピークで１．６ｄＢと良好な特性が得られた。
【００１４】
【発明の効果】
マイクロストリップを伝播するＴＥＭモードの電磁界エネルギーは、モード変換部においてＴＥモードの電磁界エネルギーに変換される。変換部に生じたＴＥモードの電磁界エネルギーは、スロットを介して誘電体導波管共振器内のＴＥモードの共振モードと結合することによって接続が行われる。
【００１５】
共振器には単純に導体膜の一部を除去したスロットを設けるだけなので、非常に小さいスロットでも容易に形成できる。したがって、ミリ波帯で用いる微小な共振器においても入出力のためのスロットが形成できる。プリント基板に形成するスロットと誘電体導波管共振器に形成するスロットは同じ形状、サイズである必要はなく、意図的に異ならせることもできる。それによって、搭載時に多少の位置ずれが生じてもスロット間の結合を一定に保つことができ、位置ずれによる電子回路の特性のバラツキを低減することができる。共振器を複数段接続し、結合させた誘電体導波管フィルタにおいては、初段と終段の共振器の底面にスロットを形成することによって入出力結合を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す斜視図
【図２】本発明の実施例を示す斜視図
【図３】本発明の他の実施例を示す斜視図
【図４】本発明の他の実施例を示す斜視図
【図５】本発明の他の実施例を示す斜視図
【図６】本発明による誘電体導波管フィルタの特性の説明図
【符号の説明】
１０、４０：誘電体導波管共振器
１１、４１：スロット（誘電体導波管の）
１３、４３、５３：プリント基板
１４：マイクロストリップ
１５：導体膜
１６：導体壁
１７、５７：モード変換部
１８、４８、５８：スロット（プリント基板の）
３９：スルーホール
５０：誘電体導波管フィルタ

Claims (3)

  1. 誘電体導波管共振器をプリント基板上に搭載する誘電体導波管共振器の入出力結合構造において、マイクロストリップに接続された１表面の導体膜とその裏面の導体膜およびその周辺表裏面の導体膜を接続する導体壁で囲まれた領域を形成し、誘電体導波管のプリント基板に対向する面に設けたスロットと、上記の領域の表面に設けたスロットとを対向させることを特徴とする誘電体導波管共振器の入出力結合構造。
  2. 誘電体導波管共振器をプリント基板上に搭載する誘電体導波管共振器の入出力結合構造において、ＴＥＭモードのマイクロストリップに接続された１表面の導体膜とその裏面の導体膜およびその周辺表裏面の導体膜を接続する導体壁を形成してモード変換領域を構成し、誘電体導波管のプリント基板に対向する面に設けたスロットと、上記の領域の表面に設けたスロットとを対向させてＴＥモードの結合を得ることを特徴とする誘電体導波管共振器の入出力結合構造。
  3. 導体壁が複数のスルーホールに充填された導体で構成される請求項１または請求項２記載の誘電体導波管共振器の入出力結合構造。
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